HFC/HC多元混合工质气液相平衡性质研究

HFC/HC混合工质是广受关注的替代制冷工质，其组成通过优势互补，既可降低碳氢类（HC）的可燃性又可降低氢氟烃类（HFC）的使用量，减少温室效应潜能，并有可能获得性能优异的共沸混合工质。目前对二元HFC/HC混合物的气液相平衡性质有较多研究，但仍不能满足对HFC/HC混合工质研究开发的需要。因此，本项目拟对多元HFC/HC体系的气液相平衡性质开展实验和理论研究，包括实验测量多组多元HFC/HC混合工质的气液相平衡数据，改进超额自由能混合规则，提高关联计算多元HFC/HC混合工质气液相平衡性质的精度和范围，并进一步通过状态方程结合UNIFAC法和对比态法，发展具有较好预测性的方法，对多元HFC/HC混合工质的共沸特性进行推算研究。本项目的预期研究结果可对筛选多元HFC/HC混合工质，寻找安全环保、性能优异的替代制冷工质提供可靠的理论和数据基础，同时也有助于气液相平衡关联推算理论的发展。

HFC/HC混合工质是广受关注的替代制冷工质，其组成通过优势互补，即可降低碳氢类（HC）的可燃性又可降低氢氟烃类（HFC）的使用量，减少温室效应潜能，并有可能获得性能优异的共沸混合工质，但是目前仅对二元HFC/HC混合物的气液相平衡性质有较多研究。为此，本项目针对多元HFC/HC体系的气液相平衡性质开展了实验和理论研究。实验测量了部分三元HFC/HC混合工质的气液相平衡数据。将改进的单纯形算法应用于PR方程结合超额自由能混合法则关联计算中，同时对目标函数进行了改进，提高了其关联计算多元HFC/HC混合工质气液相平衡性质的综合精度。在发展新的推算方法方面，针对二元相互作用系数原创性提出并发展了一种差值模型，通过86种二元体系的气液相平衡实验数据，关联得到了22种制冷工质（HFC23、HFC32、HFC125、HFC143a、HFC134a、HFC134、HFC152a、HFC161、HFC227ea、HFC236fa、HFC236ea、HFC245fa、HFO1234yf、HFO1234ze、CO2,、propylene、isobutene、methane、ethane、propane、isobutane、n-butane）的混合因子，并将其拓展至可推算231种二元混合工质和1540种三元混合工质的气液相平衡性质。与传统的UNIFAC基团贡献法及超额自由能模型相比，推算三元HFC/HC气液相平衡性质具有更高的精度。利用该模型对30种HFC/HC混合工质进行了共沸点判断和共沸点性质推算，并与已有气液相平衡实验数据的体系进行对比，其中22种具有明显的共沸点。以二元工质存在共沸点或近共沸选出28种三元混合工质进行研究，在国际上首次找到了四种三元共沸混合工质：HFC152a/HFC134/HFC227ea在大温度范围内有明显共沸；HFC32/HFC125/isobutene在温度小于250K时有明显共沸；HFC32/HFC125/R1270在200K内有共沸点；HFC32/HFC125/HFC143a在208k左右出现共沸点。本项目的研究结果可对筛选多元HFC/HC混合工质，寻找安全环保、性能优异的替代制冷工质提供可靠的理论和数据基础，同时对于气液相平衡关联推算理论也有所促进。